QPSK誤碼率仿真分析

1、通信原理課程設(shè)計(jì) 通信工程專業(yè)通信原理課程設(shè)計(jì)題 目 QPSK的誤碼率仿真分析 學(xué)生姓名 譚 夕 林 學(xué)號 1113024060 所在院(系) 陜 西 理 工 學(xué) 院 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 通 信 工 程 專 業(yè) 1102 班 指導(dǎo)教師 魏 瑞 完成地點(diǎn) 陜 西 理 工 學(xué) 院物理與電信工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室2014年 3 月 12 日通信工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書院(系) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 通 信 工 程 專 業(yè)1102班 學(xué)生姓名 譚夕林 一、課程設(shè)計(jì)題目 QPSK的誤碼率仿真分析 二、課程設(shè)計(jì)工作自 2014 年 2 月 24 日 起至 2014 年 3 月 16 日止三、課程設(shè)

2、計(jì)進(jìn)行地點(diǎn): 物 理 與 電 信 工 程 學(xué) 院 實(shí) 驗(yàn) 室 四、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求： 利用仿真軟件等工具，結(jié)合所學(xué)知識和各渠道資料，對QPSK在高斯通道下的誤碼率進(jìn)行研究分析 指 導(dǎo) 教 師 魏 瑞 系(教 研 室) 通 信 工 程 系 接受任務(wù)開始執(zhí)行日期 2014年2月24日 學(xué)生簽名 譚 夕 林 QPSK的誤碼率仿真分析 譚夕林陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院通信1102班，陜西 漢中 723003）指導(dǎo)教師：魏瑞【摘 要】 為實(shí)現(xiàn)QPSK應(yīng)用到無線通信中，該文對QPSK系統(tǒng)性能進(jìn)行了理論研究。介紹了QPSK調(diào)制解調(diào)原理,對高斯白噪聲信道的系統(tǒng)性能進(jìn)行了研究，分析對比了在高斯白噪聲信道下

3、的系統(tǒng)誤碼性能。為基于副載波QPSK無線激光通信系統(tǒng)的研究奠定了理論基礎(chǔ)。使用MATLAB中M語言完成QPSK的蒙特卡羅仿真，得出在加性高斯白噪聲的信道下，傳輸比特錯誤率以及符號錯誤率。并將比特錯誤率與理論值相比較，并得出關(guān)系曲線。 使用simulink搭建在加性高斯白噪聲信道下的QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，其中解調(diào)器使用相關(guān)器接收機(jī)。并計(jì)算傳輸序列的比特錯誤率。通過多次運(yùn)行仿真得到比特錯誤率與信噪比之間的關(guān)系?！娟P(guān)鍵詞】： QPSK，誤碼率，仿真，星座圖【中圖分類號】 TN702 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 AQPSK BER simulation analysisTan Xilin(Grade11,Class2

4、,Major of Communication Engineering，School of Physics and telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)Tutor:Wei RuiAbstract For the application of the QPSK (Phase-Shift-Keying) to the wireless laser communication, this paper emphasizes the system of QPSK&

5、#39;s performance, theoretically. In the paper, the principle of the QPSK's modulation and demodulation were introduced in brief and the performance of the system at white Gaussian noise (AWGN) channel was also analyzed carefully. The above results provide the theoretical foundation for the wire

6、less laser communication system based on the QPSK with sub-carrier. Use the MATLAB language to complete Monte Carlo simulation of QPSK, and to obtain the transmission sequence bit error rate and symbol error rate in the additive white Gaussian noise channel, comparing it with the theoretical value,

7、then get curve. The second aspect is to learn how to use Simulink and the functions and principles of various modules. Then we use Simulink to create the model of QPSK through additive white Gaussian noise channel. And take the advantage of the Correlator receiver to complete the operation of demodu

8、lation. Then calculate the transmission sequence bit error rate. By running the simulation repeatedly, we can get the relationship between the bit error rate and SNR.Keywords: QPSK, BER, simulation, constellation 目錄摘 要3Abstract4一 緒 論61.1 課題背景及仿真61.1.1 QPSK系統(tǒng)的應(yīng)用背景簡介61.1.2 QPSK實(shí)驗(yàn)仿真的意義61.1.3仿真平臺和仿真內(nèi)容6二

9、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖和分析72.1 QPSK調(diào)制部分72.2 QPSK解調(diào)部分8三QPSK特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域93.1 QPSK特點(diǎn)93.2誤碼率103.3 QPSK時(shí)域信號103.4擴(kuò)充認(rèn)知QPSK-OQPSK103.5QPSK的應(yīng)用領(lǐng)域11四使用simulink搭建QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)124.1信源產(chǎn)生124.2 QPSK系統(tǒng)理論搭建13五仿真模型參數(shù)設(shè)置及結(jié)果155.1仿真附圖及參數(shù)設(shè)置155.2仿真結(jié)果165.3誤碼率曲線程序及其仿真結(jié)果17六仿真結(jié)果分析19七總結(jié)與展望20致 謝21參考文獻(xiàn)21一 緒 論1.1課題背景及仿真：1.1.1QPSK系統(tǒng)的應(yīng)用背景簡介QPSK是英文Quadrature

10、Phase Shift Keying的縮略語簡稱，意為正交相移鍵控，是一種數(shù)字調(diào)制方式。在19世紀(jì)80年代初期,人們選用恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制。這類數(shù)字調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是已調(diào)信號具有相對窄的功率譜和對放大設(shè)備沒有線性要求,不足之處是其頻譜利用率低于線性調(diào)制技術(shù)。19世紀(jì)80年代中期以后,四相絕對移相鍵控(QPSK)技術(shù)以其抗干擾性能強(qiáng)、誤碼性能好、頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于數(shù)字微波通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)、寬帶接入、移動通信及有線電視系統(tǒng)之中。1.1.2 QPSK實(shí)驗(yàn)仿真的意義通過完成設(shè)計(jì)內(nèi)容， 復(fù)習(xí)QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理，同時(shí)也要復(fù)習(xí)通信系統(tǒng)的主要組成部分，了解調(diào)制解調(diào)方式中最基礎(chǔ)的方法。

11、了解QPSK的實(shí)現(xiàn)方法及數(shù)學(xué)原理。并對“通信”這個概念有個整體的理解，學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制中誤碼率測試的標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法。同時(shí)還要復(fù)習(xí)隨機(jī)信號中時(shí)域用自相關(guān)函數(shù)，頻域用功率譜密度來描述平穩(wěn)隨機(jī)過程的特性等基礎(chǔ)知識，來理解高斯信道中噪聲的表示方法，以便在編程中使用。 理解QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理，并使用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)QPSK信號在高斯信道和瑞利衰落信道下傳輸，以及該方式的誤碼率測試。復(fù)習(xí)MATLAB編程的基礎(chǔ)知識和編程的常用算法以及使用MATLAB仿真系統(tǒng)的注意事項(xiàng)，并鍛煉自己的編程能力，通過編程完成QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真，以及誤碼率測試，并得出響應(yīng)波形。在完成要求任務(wù)的條件下，嘗試優(yōu)化程序。

12、通過本次課設(shè)，除了和隊(duì)友培養(yǎng)了默契學(xué)到了知識之外，還可以將次課設(shè)作為一種推廣，讓更多的學(xué)生來深入一層的了解QPSK以至其他調(diào)制方式的原理和實(shí)現(xiàn)方法?？梢苑奖銓W(xué)生進(jìn)行測試和對比。足不出戶便可以做實(shí)驗(yàn)。1.1.3 仿真平臺和仿真內(nèi)容(1)仿真平臺本實(shí)驗(yàn)是基于Matlab的軟件仿真，只需PC機(jī)上安裝MATLAB 6.0或者以上版本即可。（本實(shí)驗(yàn)附帶基于Matlab Simulink （模塊化）仿真，如需使用必須安裝simulink 模塊）(2)仿真內(nèi)容構(gòu)建一個在AWGN（高斯白噪聲）信道條件下的QPSK仿真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有QPSK信號星座圖高斯白噪聲信道條件下的誤碼性能以及高斯白噪聲的理論曲線，

13、要求所有誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖和分析2.1、QPSK調(diào)制部分，原理框圖如圖1所示1（t）QPSK信號s（t）二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列極性NRZ電平編碼器分離器 2（t） 圖1原理分析：基本原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu) QPSK與二進(jìn)制PSK一樣，傳輸信號包含的信息都存在于相位中。的別的載波相位取四個等間隔值之一，如/4, 3/4,5/4,和7/4。相應(yīng)的，可將發(fā)射信號定義為 0tTSi（t） 0。， 其他其中，i1，2，2，4；E為發(fā)射信號的每個符號的能量，T為符號持續(xù)時(shí)間，載波頻率f等于nc/T，nc為固定整數(shù)。每一個可能的相位值對應(yīng)于一個特定的二位組。例如，可用前述的一組相位值來表示格雷

14、碼的一組二位組：10，00，01，11。下面介紹QPSK信號的產(chǎn)生和檢測。如果a為典型的QPSK發(fā)射機(jī)框圖。輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列首先被不歸零（NRZ）電平編碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為極性形式，即負(fù)號1和0分別用和表示。接著，該二進(jìn)制波形被分接器分成兩個分別由輸入序列的奇數(shù)位偶數(shù)位組成的彼此獨(dú)立的二進(jìn)制波形，這兩個二進(jìn)制波形分別用a1（t），和a2（t）表示。容易注意到，在任何一信號時(shí)間間隔內(nèi)a1（t），和a2（t）的幅度恰好分別等于Si1和 Si2，即由發(fā)送的二位組決定。這兩個二進(jìn)制波形a1（t），和a2（t）被用來調(diào)制一對正交載波或者說正交基本函數(shù)：1（t），2（t）。這樣就得到一對二進(jìn)制PSK信號。1

15、（t）和2（t）的正交性使這兩個信號可以被獨(dú)立地檢測。最后，將這兩個二進(jìn)制PSK信號相加，從而得期望的QPSK。2.2、QPSK解調(diào)部分，原理框圖如圖2所示： 1（t） 同相信道 門限0發(fā)送二進(jìn)制序列的估計(jì)判決門限低通filrer判決門限復(fù)接器接收信 號x（t）低通filrer 2（t） 正交信道 門限0 圖2原理分析： QPSK接收機(jī)由一對共輸入地相關(guān)器組成。這兩個相關(guān)器分別提供本地產(chǎn)生地相干參考信號1（t）和2（t）。相關(guān)器接收信號x（t），相關(guān)器輸出地x1和x2被用來與門限值0進(jìn)行比較。如果x1>0,則判決同相信道地輸出為符號1；如果x1<0 ,則判決同相信道的輸出為符號0。

16、；類似地。如果正交通道也是如此判決輸出。最后同相信道和正交信道輸出這兩個二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列被復(fù)加器合并，重新得到原始的二進(jìn)制序列。在AWGN信道中，判決結(jié)果具有最小的負(fù)號差錯概率。 三、QPSK特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域3.1、QPSK特點(diǎn)QPSK數(shù)字解調(diào)包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換、抽取或插值、匹配濾波、時(shí)鐘和載波恢復(fù)等。在實(shí)際的調(diào)諧解調(diào)電路中，采用的是非相干載波解調(diào)，本振信號與發(fā)射端的載波信號存在頻率偏差和相位抖動，因而解調(diào)出來的模擬I、Q基帶信號是帶有載波誤差的信號。這樣的模擬基帶信號即使采用定時(shí)準(zhǔn)確的時(shí)鐘進(jìn)行取樣判決，得到的數(shù)字信號也不是原來發(fā)射端的調(diào)制信號，誤差的積累將導(dǎo)致抽樣判決后的誤碼率增大，因此數(shù)字QPSK

17、解調(diào)電路要對載波誤差進(jìn)行補(bǔ)償，減少非相干載波解調(diào)帶來的影響。此外，ADC的取樣時(shí)鐘也不是從信號中提取的，當(dāng)取樣時(shí)鐘與輸入的數(shù)據(jù)不同步時(shí)，取樣將不在最佳取樣時(shí)刻進(jìn)行所得到的取樣值的統(tǒng)計(jì)信噪比就不是最高，誤碼率就高，因此，在電路中還需要恢復(fù)出一個與輸入符號率同步的時(shí)鐘，來校正固定取樣帶來的樣點(diǎn)誤差，并且準(zhǔn)確的位定時(shí)信息可為數(shù)字解調(diào)后的信道糾錯解碼提供正確的時(shí)鐘。校正辦法是由定時(shí)恢復(fù)和載波恢復(fù)模塊通過某種算法產(chǎn)生定時(shí)和載波誤差，插值或抽取器在定時(shí)和載波誤差信號的控制下，對A/D轉(zhuǎn)換后的取樣值進(jìn)行抽取或插值濾波，得到信號在最佳取樣點(diǎn)的值，不同芯片采用的算法不盡相同，例如可以采用據(jù)輔助法(DA)載波相位

18、和定時(shí)相位聯(lián)合估計(jì)的最大似然算法。數(shù)字調(diào)制用“星座圖”來描述，星座圖中定義了一種調(diào)制技術(shù)的兩個基本參數(shù)：（1）信號分布；（2）與調(diào)制數(shù)字比特之間的映射關(guān)系。星座圖中規(guī)定了星座點(diǎn)與傳輸比特間的對應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系稱為“映射”，一種調(diào)制技術(shù)的特性可由信號分布和映射完全定義，即可由星座圖來完全定義。四相相移調(diào)制是利用載波的四種不同相位差來表征輸入的數(shù)字信息，是四進(jìn)制移相鍵控。QPSK是在M=4時(shí)的調(diào)相技術(shù)，它規(guī)定了四種載波相位，分別為45°，135°，225°，315°，調(diào)制器輸入的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)字序列，為了能和四進(jìn)制的載波相位配合起來，則需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換為

19、四進(jìn)制數(shù)據(jù)，這就是說需要把二進(jìn)制數(shù)字序列中每兩個比特分成一組，共有四種組合，即00，01，10，11，其中每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進(jìn)制信息比特組成，它們分別代表四進(jìn)制四個符號中的一個符號。QPSK中每次調(diào)制可傳輸2個信息比特，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。解調(diào)器根據(jù)星座圖及接收到的載波信號的相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。首先將輸入的串行二進(jìn)制信息序列經(jīng)串并變換，變成m=log2M個并行數(shù)據(jù)流，每一路的數(shù)據(jù)率是R/m，R是串行輸入碼的數(shù)據(jù)率。I/Q信號發(fā)生器將每一個m比特的字節(jié)轉(zhuǎn)換成一對（pn，qn）數(shù)字，分成兩路速率減半的序列，電平發(fā)生器分別產(chǎn)生雙極性二電

20、平信號I(t)和Q(t)，然后對coswct和sinwct進(jìn)行調(diào)制，相加后即得到QPSK信號。QPSK是一種頻譜利用率高、抗干擾性強(qiáng)的數(shù)調(diào)制方式, 它被廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中. 適合衛(wèi)星廣播。例如，數(shù)字衛(wèi)星電視DVB-S2 標(biāo)準(zhǔn)中，信道噪聲門限低至4. 5 dB，傳輸碼率達(dá)到45M b2實(shí)施采用QPSK 調(diào)制方式，同時(shí)保證了信號傳輸?shù)男屎驼`碼性能。一般的QPSK的實(shí)施，也表明高階PSK的實(shí)施。在星座圖中的正弦和余弦波用來傳輸方面的書面符號：這就產(chǎn)生了四個階段/ 4，3/ 4，5/ 4和7/ 4需要。這個結(jié)果與單位的基礎(chǔ)上功能在一個兩維的信號空間被用作信號的同相分量和正交分量信號的第二首的基

21、礎(chǔ)功能。因此，信號星座組成的信號空間4點(diǎn)，1/2的因素表明，兩家運(yùn)營商之間的分裂，同樣的總功率。這些基礎(chǔ)功能，為BPSK比較清楚地表明如何觀看可以作為兩個獨(dú)立的BPSK信號的QPSK。注意的BPSK信號空間分不需要分裂BPSK的星座圖中顯示的兩家運(yùn)營商在該計(jì)劃的符號（位）能源的。QPSK系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在許多方面。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)的主要組成部分的說明如下。QPSK概念發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流分割成相和正交相的組成部分。這些都是再分別調(diào)制到兩個正交的基函數(shù)。在此實(shí)現(xiàn)中，兩個血竇。之后，這兩個信號疊加，產(chǎn)生的信號是QPSK信號。注意：使用極不返回到零編碼?？梢詳[在這些編碼器的二進(jìn)制數(shù)據(jù)源，但已放

22、置后，說明涉及數(shù)字調(diào)制的數(shù)字和模擬信號之間的概念差異。對于QPSK接收機(jī)結(jié)構(gòu)。匹配的過濾器，可以與相關(guān)器代替。每個檢測裝置使用的參考閾值，以確定是否檢測到1或0。3.2、誤碼率QPSK的，雖然可以作為解調(diào)看，這是比較容易看到它作為兩個獨(dú)立的調(diào)制正交載波。這種解釋，偶數(shù)（或奇數(shù)）位用于調(diào)節(jié)承運(yùn)人在相位分量，而奇數(shù)（或偶數(shù)）位被用來調(diào)制載波的正交相位分量。BPSK的兩家航空公司，它們可以是獨(dú)立的解調(diào)。因此，QPSK的誤碼概率是相同的BPSK：然而，為了達(dá)到相同的概率為BPSK的誤碼，QPSK的使用電源（因?yàn)閮晌煌瑫r(shí)傳輸）的兩倍。符號錯誤率計(jì)算公式如下：3.3、QPSK時(shí)域信號如果信號信噪比高（實(shí)際

23、QPSK系統(tǒng)是必要的）符號錯誤的概率可近似：調(diào)制信號為一個隨機(jī)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的短段如下。兩個載波是一個余弦波和正弦波，通過信號空間分析上述表示。在這里，奇數(shù)位已被分配到同相分量和正交分量（以1號的第一個位）的偶數(shù)位?？偟男盘? 兩個組成部分的總和- 顯示在底部。可以看出，相位跳變的PSK改變了每個組件在每個位周期的開始階段。僅最上面的波形匹配的BPSK上面給出的描述。用于QPSK的時(shí)序圖。時(shí)間軸下方所示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。兩個組件用自己的位分配的信號顯示的頂部和總，在底部的混合信號。注意：在第一階段的一些位期間邊界的突然變化。這個波形傳達(dá)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)是：1 1 0 0 0 1 1 0。奇數(shù)位，在這

24、里強(qiáng)調(diào)，在相分量：11000110即使位，在這里強(qiáng)調(diào)，作出貢獻(xiàn)的正交相位分量：110001103.4、擴(kuò)充認(rèn)知QPSK-OQPSK OQPSK是在QPSK基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)。這里，所謂恒包絡(luò)技術(shù)是指已調(diào)波的包絡(luò)保持為恒定，它與多進(jìn)制調(diào)制是從不同的兩個角度來考慮調(diào)制技術(shù)的。恒包絡(luò)技術(shù)所產(chǎn)生的已調(diào)波經(jīng)過發(fā)送帶限后，當(dāng)通過非線性部件時(shí)，只產(chǎn)生很小的頻譜擴(kuò)展。這種形式的已調(diào)波具有兩個主要特點(diǎn)，其一是包絡(luò)恒定或起伏很?。黄涠且颜{(diào)波頻譜具有高頻快速滾降特性，或者說已調(diào)波旁瓣很小，甚至幾乎沒有旁瓣。采用這種技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了多種調(diào)制方式。OQPSK信號，它的頻帶利用率較高，理論值達(dá)1b/s/

25、Hz。在QPSK中，當(dāng)碼組0011或0110時(shí)，產(chǎn)生180°的載波相位跳變。這種相位跳變引起包絡(luò)起伏，當(dāng)通過非線性部件后，使已經(jīng)濾除的帶外分量又被恢復(fù)出來，導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展，增加對相鄰波道的干擾。為了消除180°的相位跳變，在QPSK基礎(chǔ)上提出了OQPSK。一個已調(diào)波的頻譜特性與其相位路徑有著密切的關(guān)系，因此，為了控制已調(diào)波的頻率特性，必須控制它的相位特性。恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)的發(fā)展正是始終圍繞著進(jìn)一步改善已調(diào)波的相位路徑這一中心進(jìn)行的。OQPSK也稱為偏移四相相移鍵控（offset-QPSK），是QPSK的改進(jìn)型。它與QPSK有同樣的相位關(guān)系，也是把輸入碼流分成兩路，然后進(jìn)行正交調(diào)

26、制。不同點(diǎn)在于它將同相和正交兩支路的碼流在時(shí)間上錯開了半個碼元周期。由于兩支路碼元半周期的偏移，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會發(fā)生兩支路碼元極性同時(shí)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。因此，OQPSK信號相位只能跳變0°、±90°，不會出現(xiàn)180°的相位跳變。3.5、QPSK的應(yīng)用領(lǐng)域QPSK數(shù)字電視調(diào)制器在對數(shù)據(jù)流的處理上采用能量擴(kuò)散的隨機(jī)化處理、RS編碼、卷積交織、收縮卷積編碼、調(diào)制前的基帶成形處理等，保證了數(shù)據(jù)的傳輸性能。QPSK數(shù)字電視調(diào)制器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)，完全符合DVB-S標(biāo)準(zhǔn)，接收端可直接用數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行接收。它不但能取得較高的頻譜利用率，具有

27、很強(qiáng)的抗干擾性和較高的性能價(jià)格比，而且和模擬FM微波設(shè)備也能很好的兼容。性能特點(diǎn)：1、進(jìn)行原有的電視微波改造，可用30M帶寬傳送5至8套DVD效果的圖像；2、用調(diào)頻微波的價(jià)格達(dá)到MMDS的效果，實(shí)現(xiàn)全向發(fā)射；3、可進(jìn)行數(shù)字加密，對圖象絕無任何損傷。同時(shí)，中國的3G制式（CDMA2000，WCDMA,TD-SCDMA）均在下行鏈路上采用QPSK調(diào)制。 四、使用simulink搭建QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)4.1信源產(chǎn)生在搭建QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)中直接使用貝努力信號發(fā)生器產(chǎn)生01比特序列，每兩比特代表一個符號。伯努利隨機(jī)生成二進(jìn)制Generator模塊使用伯努利分布的二進(jìn)制數(shù)字。產(chǎn)生參數(shù)為p伯努利分布。

28、伯努利分布均值1 - p和方差p（1 - P）的。一個零概率參數(shù)指定p，可以是任何0和1之間的實(shí)數(shù)。 信號輸出屬性的輸出信號可以是基于幀的矩陣，一個基于采樣的行或列向量，或者一個樣本為基礎(chǔ)的一維數(shù)組。這些屬性控制框架為基礎(chǔ)的輸出，每幀的樣品，并解釋向量參數(shù)為1 - D參數(shù)。看到信號的屬性參數(shù)指南隨機(jī)源在通信模塊庫的用戶更多的細(xì)節(jié)。參數(shù)為零的元素的初始種子和概率成為輸出數(shù)列的框架為基礎(chǔ)或在數(shù)字內(nèi)容中，采樣基于矢量輸出。 模塊參數(shù)設(shè)置 發(fā)送0的概率p=0.5，采樣時(shí)間為0.01s，傳輸信號為頻率100Hz。4.2、QPSK系統(tǒng)理論搭建（1）串并裝換： 首先使用buffer模塊實(shí)現(xiàn)將發(fā)射信號轉(zhuǎn)為兩路

29、。Buffer模塊為重新分配的緩沖區(qū)塊的輸入樣本，輸出多個采樣率較低的幀信號。但會產(chǎn)生與緩沖區(qū)容量相同的時(shí)延。（2）將非極性信號轉(zhuǎn)換為極性信號：將01序列減去1/2，再乘以2，則可得到1，-1序列，即極性信號。 此過程中用到常數(shù)產(chǎn)生模塊，加法模塊，幅度增益模塊。調(diào)制：分別將兩路信號乘以相位相差/2p的載波，然后相加。 載波可由正弦信號發(fā)生器產(chǎn)生。正弦波模塊可提供一個正弦波。模塊可以在基于時(shí)間或基于采樣的模式。（3）傳輸：將調(diào)制信號通過AWGN信道WGN信道模塊 AWGN信道模塊可以將加性高斯白噪聲加到一個實(shí)數(shù)的或復(fù)數(shù)的輸入信號。當(dāng)輸入信號是實(shí)數(shù)時(shí)，這個塊增加了實(shí)的高斯噪聲，產(chǎn)生一個實(shí)數(shù)的輸出信

30、號。當(dāng)輸入信號是復(fù)數(shù)的，這個模塊增加了復(fù)數(shù)的高斯噪聲，產(chǎn)生復(fù)數(shù)的輸出信號。此塊繼承它的輸入信號的采樣時(shí)間。模塊使用信號處理模塊隨機(jī)源塊產(chǎn)生的噪聲。隨機(jī)數(shù)生成方法是由MATLAB randn函數(shù)產(chǎn)生。初始種子可以是一個標(biāo)量或矢量的長度相匹配的輸入信號通道數(shù)。種子的詳細(xì)資料初次，查看隨機(jī)源塊模塊庫文件參考頁面中設(shè)置的信號處理。信號輸入只能是類型單一或雙。該端口的數(shù)據(jù)類型都繼承自該驅(qū)動器的信號塊。注意權(quán)力的所有值假設(shè)一個1歐姆的標(biāo)稱阻抗。 基于幀的處理和輸入維此塊可以處理多聲道信號，是基于幀或樣本為基礎(chǔ)。根據(jù)數(shù)據(jù)的形狀和結(jié)構(gòu)狀況： 如果你的輸入是一個示例為基礎(chǔ)的標(biāo)量，那么模塊加標(biāo)量高斯噪聲的信號。

31、如果你的輸入是一個采樣基于向量或一幀的行向量，則每個通道增加了獨(dú)立的塊高斯噪聲。如果你的輸入是一幀的列向量，則增加了一個高斯噪聲幀到您的單聲道信號。 如果你的輸入是基于幀的米由n矩陣，則塊增加了一個框架高斯噪聲長度米獨(dú)立的頻道每n。如果m和n是大于1。輸入不能是基于采樣的信號。（4）解調(diào): 首先將信號分為兩路，分別乘以乘以相位相差/2p的載波。 乘法器設(shè)置為默認(rèn)設(shè)置。 使用相關(guān)器解調(diào)方法，乘以1信號即幅度為一得方波信號。 使用常數(shù)發(fā)生器與乘法器，設(shè)置為默認(rèn)設(shè)置。 然后信號需要通過積分器 使用積分器時(shí)，需要在時(shí)間t=T時(shí)使積分器復(fù)位，所以需要設(shè)置積分模塊續(xù)設(shè)置在時(shí)鐘上升沿時(shí)復(fù)位。并需要與該之路碼

32、元時(shí)間相同即發(fā)送信號碼元時(shí)間的兩倍的時(shí)鐘輸入。 之后需采樣并保持信號，需要使用sample and hold 模塊，同時(shí)也要使用并需要與該之路碼元時(shí)間相同即發(fā)送信號碼元時(shí)間的兩倍的時(shí)鐘輸入。此時(shí)各路信號也會產(chǎn)生一個單位的時(shí)延。 然后檢測并判斷輸出信號，使用autothreshold模塊，該模塊會根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動設(shè)置閥值，對輸入信號給出判定，輸出二進(jìn)制比特序列，并可輸出閥值。 最后再經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換，將兩路信號合一，使用N-sample switch模塊實(shí)現(xiàn)。在第一路信號發(fā)出一個樣本時(shí)間按信號后，樣本時(shí)間設(shè)置為發(fā)送信號碼元時(shí)間，開關(guān)會自動轉(zhuǎn)移到第二路信號，此時(shí)換做第二路信號輸入，一個碼元時(shí)間后模塊重

33、置，循環(huán)以上過程。此模塊也需要發(fā)送信號碼元時(shí)間的兩倍的時(shí)鐘輸入。 (由于simulink中已經(jīng)有了QPSK的調(diào)制與解調(diào)模塊，所以直接可以進(jìn)行調(diào)用)(5) 比特錯誤率統(tǒng)計(jì): 比特錯誤率統(tǒng)計(jì)使用Error Rate Calculation模塊，該模塊可自動比較發(fā)送序列與接收序列并作出比較，將比特錯誤率輸出，并使用display模塊顯示. 五、仿真模型參數(shù)設(shè)置及結(jié)果5.1仿真附圖及參數(shù)設(shè)置圖中數(shù)據(jù)源為二進(jìn)制伯努利產(chǎn)生器，它產(chǎn)生一個二進(jìn)制向量，向量的長度等于2，分別代表QPSK調(diào)制器的兩個輸入信號，伯努利產(chǎn)生器的參數(shù)設(shè)置如下：Probability of a zero:0.5Initial seed:

34、61 45Sample time:0.01Frame-based outputs:UncheckedInterpret vector parameters as 1-D:UncheckedQPSK Modulator Baseband模塊（QPSK調(diào)制器）對輸入的信號進(jìn)行QPSK調(diào)制，模塊的參數(shù)設(shè)置如下：Input type:BitConstellation ordering:GrayPhase offset (rad):pi/4Samples per symbol:1信道模塊在信號的傳輸過程中加入高斯白噪聲，其參數(shù)設(shè)置如下:Initial seed:67Mode:Signal to nois

35、e ratio (SNR)SNR (db):9Input signal power (watts) : 1QPSK Demodulator Baseband模塊（QPSK解調(diào)器）對信號進(jìn)行QPSK解調(diào)，它的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置與QPSK調(diào)制器模塊相同。Bit to Integer Converter模塊（數(shù)值轉(zhuǎn)換模塊）的作用是將輸入的數(shù)值轉(zhuǎn)換成四進(jìn)制整數(shù)。由于伯努利產(chǎn)生器輸出的信號是長度為2bit的二進(jìn)制向量，而QPSK解調(diào)器出來的信號則是一個二進(jìn)制序列，因此在對它們進(jìn)行比較之前，首先要轉(zhuǎn)換成相同的整數(shù)形式，兩個數(shù)值轉(zhuǎn)換模塊的參數(shù)設(shè)置如下：Number of bits per integer: 2In

36、put bit order: MSB firstAfter bit packing,treat resulting integer values as: UnsignedOutput data type: Same as input5.2仿真結(jié)果 理論值（發(fā)射端） 實(shí)際值（接收端）5.3誤碼率曲線程序及其仿真結(jié)果close all clcclear all SNR_DB=0:1:12;sum=1000000;data= randsrc(sum,2,0 1);a1,b1=find(data(:,1)=0&data(:,2)=0);message(a1)=-1-j; a2,b2=find(

37、data(:,1)=0&data(:,2)=1);message(a2)=-1+j;a3,b3=find(data(:,1)=1&data(:,2)=0);message(a3)=1-j; a4,b4=find(data(:,1)=1&data(:,2)=1);message(a4)=1+j;scatterplot(message)title('BµãÐźŵÄÐÇ×ùͼ') A=1; Tb=1; Eb=A*A*

38、Tb; P_signal=Eb/Tb; NO=Eb./(10.(SNR_DB/10);P_noise=P_signal*NO; sigma=sqrt(P_noise); for Eb_NO_id=1:length(sigma) noise1=sigma(Eb_NO_id)*randn(1,sum); noise2=sigma(Eb_NO_id)*randn(1,sum); receive=message+noise1+noise2*j; resum=0; total=0; m1=find(angle(receive)<=pi/2&angle(receive)>0); rem

39、essage(1,m1)=1+j; redata(m1,1)=1; redata(m1,2)=1; m2= find( angle(receive)>pi/2&angle(receive)<=pi); remessage(1,m2)=-1+j; redata(m2,1)=0; redata(m2,2)=1; m3=find( angle(receive)>-pi&angle(receive)<=-pi/2); remessage(1,m3)=-1-j; redata(m3,1)=0; redata(m3,2)=0; m4=find( angle(rece

40、ive)>-pi/2&angle(receive)<=0); remessage(1,m4)=1-j; redata(m4,1)=1; redata(m4,2)=0; resum,ratio1=symerr(data,redata); pbit(Eb_NO_id)=resum/(sum*2); total,ratio2=symerr(message,remessage); pe(Eb_NO_id)=total/sum; endscatterplot(receive) title('CµãÐźŵ

41、ÄÐÇ×ùͼ') Pe=1-(1-1/2*erfc(sqrt(10.(SNR_DB/10)/2).2; Pbit=1/2*erfc(sqrt(10.(SNR_DB/10)/2);figure(3) semilogy(SNR_DB,pe,':s',SNR_DB,Pe,'-*',SNR_DB,pbit,'-o',SNR_DB,Pbit,':+') legend('QPSK·ÂÕæÎó

42、94;ëÂÊ','QPSKÀíÂÛÎóÂëÂÊ','QPSK·ÂÕæÎó±ÈÌØÂÊ','QPSKÀíÂÛÎó±ÈÌØÂÊ',1)xlabel('ÐÅÔë±È/dB') ylabel('¸ÅÂÊP') gird on 誤碼率曲線圖六、仿真結(jié)果分析本次仿真研究了數(shù)字調(diào)制方式QPSK，對其誤碼率進(jìn)行了考察。通過理論誤碼率和仿真誤碼的比較，了解了誤碼率的性能。本次課程設(shè)計(jì)通過運(yùn)用星座圖來對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行仿真。本次實(shí)驗(yàn)得